Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ методов расчета выправки плана 8 кривых. цели и задачи исследований
1.1. Существующие инструментальные методы съемки и расчетавыправки плана кривых. 8
1.2. Методы автоматизированной съемки и расчетов выправки плана кривых железнодорожного пути 24
1.3. Выбор направления, цели и задачи исследований 39
2. Моделирование влияния отступлений в содержании кривых при изменении поездных нагрузок на путь 41
2.1. Постановка вопроса 41
2.2. Моделирование взаимодействие пути и подвижного состава в системе ADAMS/Rail 42
2.3. Влияние совпадения конца отвода возвышения наружного рельса и конца переходной кривой на величину поездных нагрузок при проходе круговой кривой . 45
2.4. Влияние длины переходной кривой и величины возвышения наружного рельса на взаимодействие пути и подвижного состава. 55
2.5. Недостаток или избыток возвышения наружного рельса 56
2.6. Изменение длины переходной кривой 58
3. Совершенствование метода расчета выправки плана пути 62
3.1. Постановка задачи, расчет углов поворота хорд по опорным точкам. 62
3.2. Теоретическое обоснование методики расчета выправки кривыхжелезнодорожного пути . 65
3.3. Расчет сдвижек для выправки плана пути 66
4. Совершенствование способов съемки кривой 77
4.1. Случайные ошибки измерений стрел изгиба 77
4.2. Необходимая длина хорды при съемке кривой с помощью шнура 79
4.3. Съемка кривой с помощью аппаратно-программного комплекса АПК СГУПС 80
4.4. Программа расчета геометрических параметров пути 84
5. Экспериментальные исследования и технология ремонта выправки пути в плане 88
5.1. Характеристика экспериментальных участков 88
5.2. Расчет выправки сложных кривых 90
5.3. Сравнение результатов расчетов выполненных различнымиметодами. 95
5.4. Технологический процесс ремонта выправки кривых 98
5.5. Экономическая эффективность 104
Заключение 108
Список использованных источников 110
Приложения 119
- Методы автоматизированной съемки и расчетов выправки плана кривых железнодорожного пути
- Влияние совпадения конца отвода возвышения наружного рельса и конца переходной кривой на величину поездных нагрузок при проходе круговой кривой
- Теоретическое обоснование методики расчета выправки кривыхжелезнодорожного пути
- Необходимая длина хорды при съемке кривой с помощью шнура
Введение к работе
В современных рыночных отношениях развития общества, прежние исключительно технические показатели долговечности и работоспособности железнодорожного пути, сегодня в большей степени воспринимаются как показатели экономические, поскольку во многом предопределяют финансовые и трудовые затраты по их эксплуатации и ремонту. Любые достижения увеличивающие рост этих показателей не найдут применения, если они не будут обеспечены экономической целесообразностью. В свою очередь параметры долговечности и работоспособности пути зависят от величин воздействия нагрузок, формирующиеся за счет плана и профиля пути, скоростью движения поездов. Особенно это ярко обнаруживается на криволинейных участках. В связи с этим, строгое содержание плана кривых в пределах нормативных требований имеет важное значение продиктованное условиями экономической выгоды и, конечно же, безопасностью и бесперебойностью движения поездов.
Работы по рихтовке пути в кривых с обеспечением возвышения наружного рельса являются одним из основных видов ремонта текущего содержания. Примерно 40 % финансовых и трудовых затрат дистанции пути приходятся на этот вид работ. Ввиду значительных объемов, сегодня нередко выполнение этих работ возлагают на специализированную систему автоматизированной выправки пути. Однако, при всей целесообразности применения тяжелой техники, все еще не малый объем работ приходится на долю выправки пути с применением ручных рихтовочных приборов. В этой связи очень важно чтобы руководители всех уровней дистанции пути умели бы производить эти работы, могли правильно оценить состояние пути в кривой, произвести съемку и расчеты выправки.
Расчетам выправки кривых в истории развития транспортной науки уделялось большое внимание. Опубликовано весьма большое количество работ, в которых изложены разработанные методы расчетов ручного и автоматизированного счета, с последующей выправкой пути при помощи малой механизации ручными домкратами и рихтовщиками, или с применением тяжелой техники. Большинство методов, как правило, в той или иной мере дополняли и несколько модифицировали друг друга, при этом безупречных результатов достичь пока не удалось никому.
Первоначально методы расчетов были упрощенными, существенную переработку и дополнение они получили благодаря исследованиям Российских (Советских) и зарубежных ученых, среди которых необходимо отметить достижения И.М. Зубова /36/, П.Г. Козийчука /56-59/, А.К. Дюнина /27-30/, О.П. Ершкова /41/, И.Я. Туровского /111-113/, М.Д. Поликарпова /82/, М.А. Макурова /74/, И.П. Марунича /73/, И.В. Гоникберга /22/, А.В. Гавриленкова /18,19/, Грищенко /142/, Н.И. Карпущенко /51-52/, В.Б. Бредюка /9-14/, Б.Н. Евдаева /31,32/, Д.А. Деманов /24,25/, А.Ж. Сейкетова /99-104/, Э.П. Мойсцрапишвили /79/, А.П. Шутов /118/, М. Шапле /126/, X. Барлет /123/, Г. Шрамм /137/, А. Балакрисман /122/, К. Эсвельд /120/, Г. Кюи /120/, и многих других. В последнее десятилетие, с использованием в путевом хозяйстве тяжелой техники и развитием ЭВМ, методика съемки, оценки состояния кривой, вычислительная процедура и процесс производства работ во многом автоматизировались. Однако, как утверждает профессор С.А. Соломонов /107/, сама методика расчетов при этом существенных изменений не претерпела.
Выправка пути рихтовкой как самостоятельная работа обычно выполняется при текущем содержании пути. Назначается она по результатам осмотра и проверки пути, а также по ленте путеизмерительного вагона. При наличии больших объемов выправочных работ рихтовка пути нередко выполняется с применением тяжелых машин. Парк машин тяжелой техники для выправки железнодорожного пути составляют универсальные машины типа ВПР, ВПРС, ВПО, Diomattic 09-32 GSM, 08-475 Unimat 4S, а также специализированные путерихтовочные машины Р-2000, Р-02, ГЕРБ системы Балашенко и Fairmont. Система оценки геометрического положения пути обычно размещена в вагонах-путеизмерителях ЦНИИ-2, КВЛ-П1, КВЛ-П1М, КВЛ-П1МП, ЦНИИ-4 ИІДНИИ4М.
В практике, кривые железнодорожного пути, в основном, эксплуатируются с существенными отступлениями от проектных параметров, которые не выдерживаются в связи с нарушениями ещё при первоначальной укладке, а впоследствии и от воздействия на него подвижного состава и погрешностями выправок. По мнению большинства специалистов, в некоторый период эксплуатации, применение тяжелой техники еще более усугубило положение с состоянием пути. Особенно это обнаруживалось после прохода машин оборудованных системами сглаживающего типа. Работа таких путерихтовочных машин, обеспечивая плавность, еще более нарушали параметры плана линии. Снижая уровень расстройств, машины смещают ось пути на величины, значительно превосходящие устраняемые случайные расстройства. Последующие выправки давали ещё худшие результаты, т.к. кривые становились более сложными - увеличивалось число их параметров, исчерпывались резервы ограничений на сдвиги. Соответственно, все нарушения содержания железнодорожных кривых приводили при движении поездов к возникновению боковых сил, величина которых возрастала пропорционально увеличению скоростей движения и величин отступлений. Как следствие этого - значительное удорожание ремонтов текущего содержания пути.
Тем не менее, особенно в последнее время, научное и эксплуатационное предпочтение отдается методам автоматизированной съемки и механизированной выправки кривых, посредством применения тяжелой техники. С одной стороны, это связано с возможностью снижения тяжелого человеческого труда и с тем, что в настоящее время является актуальным решение информационной задачи управления выправкой пути в условиях недостатка или отсутствия проектных данных о положении пути. С другой стороны, в России, основного поставщика тяжелой техники, на базе перечисленных машин, проходят доводку автоматизированные системы машинной выправки с точной постановкой пути в заданное положение. Разработки эти ведутся в нескольких научных центрах, во ВНИИЖТе, в НИЦ «Путеец» в Новосибирске, в ГУП «Ремпутьмаш» в г. Калуге и «Система-Комплекс» в г. С.-Петербурге. Несколько таких машин, снабженных системой «Навигатор», разработки НИЦ «Путеец» уже работают на железных дорогах Казахстана. Результаты первых испытаний машины показали положительные результаты.
Учитывая актуальность рассматриваемой тематики, настоящая работа посвящена исследованию совершенствования метода съемки и расчета выправки кривых, основанного на угловой привязке опорных точек, фиксировано закрепленных по всей длине. В диссертации выполнено моделирование в программном комплексе ADAMS/Rail движения экипажа в кривых с разными параметрами, проведены сравнительные расчеты выправки кривых с использованием теории нормалей и традиционных методик расчета выправки кривых, использована теория ошибок инженерной геодезии для поиска путей повышения точности исходных данных расчетов. Научная новизна работы заключается в обосновании нового способа расчета выправки кривых в прямоугольной системе координат при малых по величине сдвигах и повышенной точности исходных данных. Новыми являются: метод расчета выправки кривых, а также, уточнены зависимости величины вертикальных давлений на рельсы от расстояния несовпадения конца отвода возвышения и конца переходной кривой, влияния избытка или недостатка возвышения наружного рельса на вертикальные силы, действующие на путь от экипажа, влияние крутизны уклона отвода возвышения в диапазоне скоростей движения до 90км/ч. Практическая значимость диссертации состоит в обеспечении выправки кривых с использованием нового метода, дающего меньшие расчетные сдвиги при сравнительно небольшом повышении силового воздействия на путь.
На защиту выносится :
-методика расчета выправки кривых, обеспечивающая большую точность получения исходных данных и меньшие по величине расчетные сдвиги и отличающаяся от известных методов расчета выправки кривых независимостью конечного результата от направления съемки стрел изгиба кривой,
-зависимости влияния параметров кривой на величины сил взаимодействия экипажа и пути.
Реализация и апробация работы выполнена на железных дорогах Республики Казахстан, материалы исследований обсуждались и были одобрены на научных конференциях в КазАТК, ТашИИТе на школах железнодорожной сети в Алматинской и Защитинской дистанции пути, опубликованы в периодической печати.
Публикации. Основные положения работы опубликованы в 8 печатных работах, список которых прилагается в конце автореферата.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5-х глав, заключения и списка использованных источников.
Первая глава посвящена анализу существующих методов выправки железнодорожных кривых. В главе особо уделено внимание способам восстановления плана пути с применением тяжелой техники, а также целям и задачам исследований.
Вторая глава посвящена оценке методом моделирования влияния параметров кривой на взаимодействие пути и подвижного состава.
Третья глава содержит обоснование нового метода расчета выправки кривой в плане, обеспечивающего получение сравнительно небольших расчетных сдвигов. Здесь же приводится и пример расчета выправки кривой.
Четвертая глава посвящена совершенствованию методов съемки кривых, в том числе с применением систем спутникового наблюдения и GPS технологий.
Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям, оценке критериев точности нового метода расчета и экономическая эффективность.
В заключении приведены оценки проведенных исследований, экономической эффективности и основные выводы по работе.
Методы автоматизированной съемки и расчетов выправки плана кривых железнодорожного пути
Трудоемкость и низкая производительность измерения положения пути стрелами изгиба с помощью ручных инструментов вынудило исследователей автоматизировать этот процесс, передав его исполнение машинам. Машины, оборудованные измерительной системой, производящие измерения стрел изгиба, по взаимному расположению измерительных точек различают на симметричные и асимметричные. По конструктивному признаку путеизмерительные средства можно разделить на две группы: механизированные и автоматические.
Механизированный способ измерений основан на применение стрелографов с симметричной схемой измерения. С помощью стрелографов производится непрерывное измерение и запись на ленте стрел изгибов рельсовой нити. Известны стрелографы системы ЦНИИ, Московского метрополитена, системы Матвиенко и Октябрьской железной дороги.Автоматическая система измерений положения рельсовой колеи в плане применяется в путеизмерительных вагонах и путерихтовочных машинах.
Измерительная система вагона путеизмерителя работает в автоматическом режиме прямого измерения. В настоящее время эксплуатируются несколько типов вагонов путеизмерителей: системы Лященко, системы ЦНИИ-2 и системы ЦНИИ-4. Эти путеизмерители отличаются друг от друга массами, скоростями движения, конструкцией отдельных узлов и механизмов. Так, у путеизмерителя Лященко измерительная система рихтовки выполнена по симметричной схеме, а у путеизмерителя системы ЦНИИ - по асимметричной схеме.
Особый интерес для получения информации о кривизне пути представляют машины по выправке пути путерихтовщик системы В.Х. Балашенко, системы ПРАД-1, полуавтоматическое рихтующее устройство на базе электробалластёров, выправочно-подбивочно-отделочная машина ВПО-3000, а также машина типа ВПР-1200, ВПРС-500, Р-2000.Каждая выправочная система для оценки положения пути до выправки, в процессе выправки и после выправки имеет базу отсчета измерений.
Для измерения стрел изгиба плана (рис. 6, а) применяются устройства — стрелографы, имеющие измерительную базу / = а + Ь и датчик измерения стрелы.
При постоянных плечах хорды а и Ъ стрела изгиба h однозначно определяет радиус круговой кривой R. В прямой R = со и h = 0. В переходной кривой R = var, соответственно изменяется и стрела изгиба. Величина F= ab/2 - постоянный коэффициент, кривизна К = 1/R (в круговой кривой K=l/R). Поэтому стрела изгиба h = FK прямопропорциональна кривизне. Рассмотрим движение хорды по сопряжению прямой и кривой (рис. 6, б) и построим график стрел изгиба h в функции пройденного пути х от начала движения в точке О (рис. 6, в). изменяется. Если переходные кривые устроены по радиоидальной спирали, то кривизна нарастает пропорционально нарастанию координаты, что на графике отражается наклонными прямыми.
Теоретический график 1-2-3-4, полученный путем движения измерительной хорды по идеальному участку пути, называется графиком кривизны или графиком проектных стрел и имеет вид трапеции. Если с помощью той же хорды обойти натурный участок пути, имеющий неровности в плане, и записать стрелы изгиба, то на график проектных стрел наложится график 5 натурных стрел изгиба пути, отражающий имеющиеся неровности положения РШР в плане относительно проектного и имеет пилообразный вид.
Взятое сечение пути, например п, соответствует определенной фазе неровности (изолированной, периодической и др.) и одновременно несет информацию о месте расположения неровности. Разность натурной и проектной стрел изгиба Ah = hH - Нп содержит информацию о величине неровности и направлении относительно проектного положения пути.
Так как измерения стрелы производятся от хорды, всегда соприкасающейся в своих концевых точках с линией натурного положения РШР, то Ah в косвенном виде несет информацию и о положении пути в концевых точках, лежащих на расстоянии а и Ъ от рассматриваемой. Это обстоятельство в значительной мере обусловливает сложность математической формализации результатов измерения положения пути для выработки управляющих воздействий. Из анализа графиков проектного и натурного положений пути реализуется важный принцип для построения механизированных систем выправки пути — принцип сравнения. Он заключается в том, что разность ординат ±Ah = hH - Н„ несет в себе информацию о месте, величине и фазе неровности пути и, следовательно, в преобразованном виде может выступать в качестве управляющей переменной процесса выправки. Большинство выправочных систем в современных машинах основано на этом принципе — на сравнении измеряемых натурных стрел (углов) в процессе выправки с программными или проектными стрелами (углами) в фиксированных точках деления пути ... п - 1, п, п + 1... (для машин цикличного действия) или в сканируемых сечениях пути (для машин непрерывного действия).
При движении экипажа массой т со скоростью и в кривой возникают поперечные (вертикальные) центробежные силы / = (2hmv )/(ab), пропорциональные стреле изгиба. Поэтому критерием оценки качества выправки пути в плане (профиле) являются разности стрел изгиба (их градиенты) в смежных точках деления: для прямых и круговых кривых эти разности должны быть минимальными или равны нулю, для переходных кривых — равномерно нарастающими или убывающими. Разности стрел изгиба в смежных точках деления пути нормируются в зависимости от вида ремонта и назначаемой скорости движения поездов.
Исходная информация о положении рельсошпальной решетки в плане, содержащаяся в ±Ah, не может быть непосредственно использована системой управления машины для реализации требуемых смещений, называемых сдвигами, а должна быть предварительно преобразована в управляющие сигналы на смещения РШР в текущем сечении с учетом способа измерений и упругих свойств рельсовой колеи при её сдвиге. Действительно, стрела изгиба, измеренная в каждой точке ...п -1, п, п + 1... деления кривой, зависит от положения самой точки и соседних с ней точек деления.Сплошными линиями на рис. 7, а, б показано положение рельсовой нити и измерительной базы до рихтовки, а штриховыми — положение после сдвижки точки п.
Влияние совпадения конца отвода возвышения наружного рельса и конца переходной кривой на величину поездных нагрузок при проходе круговой кривой
В практике текущего содержания круговых кривых принято требовать совпадения конца отвода возвышения наружного рельса и начала круговой кривой. Величина возвышения наружного рельса в круговой кривой по ЦП774 определяется по формуле:
Рис. 16. Кривая определения величин возвышения наружного рельса в кривой в разных скоростных зонах, соответствующая условию ЦП774 п.2.1.3 (непогашенное ускорение грузовых вагонов к центру кривой не более 0.3м/с2)
В связи с более низкой скоростью движения грузовых поездов для уменьшения объема выправочных работ ЦП-774 п.2.1.3 введено требование ограничить ускорение грузового вагона к центру кривой величиной 0.3 м/с . При этом также приходится ограничить максимальную скорость пассажирских поездов на кривых большого радиуса (рис. 16).
Как видно из рис. 16 для кривой радиусом 1500 м в скоростной зоне пассажирских поездов до 140 км/ч возвышение не должно быть больше 40 мм, в этом случае по приказу № 41 МПС РФ от 2001г. (таблица 2 стр. 9) скорость пассажирского поезда не должна быть более 130 км/ч, хотя при возвышении 130 мм в этой же кривой возможна скорость движения 170 км/ч.
Сложившиеся представления о равновесии центробежной и центростремительной сил от возвышения наружного рельса возникли из рассмотрения "статической картины равновесия сил", когда при следовании пассажирского вагона по длинной круговой кривой наступает динамическое равновесие. В грузовом вагоне, который обычно не транспортируется со скоростью более 80 км/ч, влияние рессорного подвешивания начинает сказываться обычно при скоростях более бОкм/ч, а при более низких скоростях грузовой вагон движется как неподрессоренная масса и условие (19) принятое ЦП-774 для него справедливо. Пассажирский вагон не успевает успокаиваться так быстро как грузовой и для него условие (19) не отражает существапроисходящих процессов затухания колебаний при входе и выходе из кривой. На линиях, де преобладает пассажирское движение эти обстоятельства нужно учитывать при планировании выправки кривых.
Для поездов с меньшей и большей скоростью, чем средневзвешенная, возвышение наружного рельса оказывается избыточным или недостаточным, чем определенное по формуле (19). Некоторые большегрузные краны и другая тяжелая техника в соответствии с нормативами МПС РФ не может перевозиться по железнодорожным путям, если возвышение наружного рельса превосходит 80 мм. Понижать возвышение наружного рельса в кривой только для разового пропуска тяжелой техники очень накладно, поэтому излишнего возвышения наружного рельса кривой в дистанциях пути стараются избегать.
По методике назначения величины возвышения наружного рельса в кривой нет единства мнений. Некоторые специалисты уверены в пользе завышения расчетного возвышения примерно на 20-30 %. Очевидно, что требуется дальнейшее исследование вопроса назначения возвышения наружного рельса кривой, но при более общем подходе с рассмотрением не "статики", а динамики происходящих процессов.
Как показано в работе /49/, колебания пассажирского вагона в коротких кривых малого радиуса не успевают затухнуть и должны быть иные критерии назначения возвышения, чем условие (19).
Рассмотрим вход и выход пассажирского вагона при скорости 10-50 м/с в кривые радиусом 1000 м (длина круговой кривой 300м, возвышении наружного рельса 100 мм, длины симметричных переходных кривых -по 100м) при несовпадении отвода возвышения и переходной кривой до ± 20 м.
Получены расчетные зависимости вертикальных и поперечных нагрузок на рельсы упорной и внутренней нитей кривой (таблица 2,3 рис. 17-22) для минимальных, "установившихся" (при динамическом равновесии) и максимальных значений.
Рис. 30. Зависимость поперечной нагрузки на внутреннюю нить (кривая радиуса 1000м, скорость 25м/с) от несовпадения отвода возвышения и переходной кривой.
На представленных рис. 22 - 30, приведена зависимость вертикальных нагрузок на упорный и внутренний рельсы от скорости движения - при скорости движения 25-27 м/с амплитуды динамических сил минимальны, что соответствует величине расчетного возвышения для данного радиуса кривой. Как видно из анализа результатов расчетов (таблица 2,3), влияние несовпадения отвода возвышения сравнительно невелико и находится в пределах 2-5% от статической нагрузки.
Теоретическое обоснование методики расчета выправки кривыхжелезнодорожного пути
Конечной целью расчетов является определение сдвигов по каждой опорной точки для приведения существующей кривой в правильное положение. Расчет сдвигов для выправки кривой основан на том, что в прямоугольной системе координат по оси Хи У рассчитываются координаты каждой опорной точки, определяющие положение сбитой кривой на плоскости. На сбитую кривую накладывается правильная кривая, для которой аналогично для тех же опорных точек также определяются координаты. Разность координат опорных точек существующей и проектной кривой являются величинами сдвижки обеспечивающих выправление кривой.
Схема расчета проводится в следующей последовательности. Первую опорную точку совмещают с началом координатной оси. При известном угле поворота и длине хорды координаты второй опорной точки вычисляются посредством тригонометрических функций.
Горизонтальные (вертикальные) проекции хорд п-ой опорной точки относительно хорды по оси X и по оси У согласно рис. 41, определяются по формулам (24) и (25).Последовательно суммируя между собой отрезки хп или уп, можно найти координаты любой опорной точки.
Отрезки хп и уп являются переменными по длине и изменяются (увеличиваются или уменьшаются) в зависимости от нахождения их в той или иной четверти системы координат.
Схема разбивки кривой в прямоугольной системе координат приведена на рис 41.Для хорд (опорных точек) находящихся в первой четверти координатной системы значения хп по оси X изменяются от минимума (от начала координатной оси) до максимума и значения уп по оси У, от максимума до минимума. Во второй четверти изменение длин отрезков происходит в обратной последовательности, т.е. хп изменяется от максимума до минимума, у„ от минимума до максимума.
Назначение параметров проектной кривой производится по углограмме кривизны существующей кривой. Поскольку проектная кривая правильная, углы поворота хорд опорных точек на участке круговой кривой будут одинаковыми, равными между собой. На углограмме это обстоятельство отражено в виде прямой линии верхней полки трапеции. По углограмме также назначаются длина, а также точки начала и конца проектных переходных кривых. Углы поворотов переходных кривых определяются интерполяцией от значения угла поворота хорды круговой кривой до нуля пропорционально длине переходной кривой с шагом кратным 10 метрам. Положение переходных кривых на углограмме выглядит в виде косых (непараллельных) линий трапеции правильной кривой. После назначения параметров проектной кривой вначале производится контроль по суммарному углу поворота. Необходимо, чтобы углы поворотов проектной и существующей кривой были равны между собой.
Определение координат проектной кривой проводится аналогично как и для существующей.Сдвиги пути, как разность между координатами определяются, исходя из следующих условий. Допустим, для некоторой опорной точки кривой имеем положение, представленное на рис. 42.
Из рисунка видно, разность координат по оси X, по оси У, и траектория сдвижки образуют прямоугольный треугольник, в котором длины катетов могут быть легко определены.
Тогда, используя известную из геометрии теорему, сдвижки определяются по формуле: где Ас - величина сдвижки между опорными точками проектной исуществующей кривой; Ахп, Ахс - координаты по оси X проектной и существующей кривой Ауп, Аус - координаты по оси У проектной и существующей кривой
На рисунке показаны: сплошной линией хорды сбитой кривой, пунктирной линией - проектируемая. Нумерация опорных точек обеих кривых совпадают между собой, с тем лишь отличием, что у опорных точек на проектной кривой также имеется еще дополнительный штриховой знак.
Общий вид хорд существующей и проектной кривой показывает, существующая кривая, насколько бы она не была в хорошем состоянии, все равно не будет полностью совпадать с проектируемой, идеальной по определению. Из рисунка также видно, при последовательном номерном сопоставлении опорных точек между собой по расположению относительно друг друга, можно обнаружить закономерность - с ростом номеров точек увеличивается и их взаимоудаленность. Удаленность опорных точек между собой увеличивается по следующим двум основным условиям, чем больше сбитая кривая и чем больше ее длина. Здесь необходимо указать, что фактор длины кривой может существенно повлиять на сдвижки и в тех случаях, когда кривая содержится в очень хорошем состоянии. Как показывают проведенные расчеты, если кривая достаточно правильной формы имеет протяженность более 500 м, сдвижки последних точек могут быть также существенными и превышать обычно производимые, при производстве рихтовочных работ.
Эта закономерность свидетельствует о том, что расчет сдвигов по предлагаемому методу необходимо совершенствовать. Нужно учитывать упругость железнодорожного пути. Чтобы конкретизировать схему расчета
Необходимая длина хорды при съемке кривой с помощью шнура
Задача может быть решена, из условия ограничения минимальной длины стрелы изгиба кривой. При замерах стрелы изгиба обычно пользуются металлической линейкой с ценой деления шкалы - 1 мм. Поскольку ошибки вызванные округлением считываемого отсчета составят ±0.5 мм, исходя из условия не превышения погрешности более чем на 3-5 %, минимально допустимая длина стрелы изгиба, в середине кривой, должна составить - 0,05 м. Для этих условий составим расчетную схему и проведем расчеты. Рассмотрим рисунок 49.
На рисунке показан равнобедренный треугольник ABC, у которого стороны АВ, ВС и линия BD являются также радиусом кривой ADC, а линия AdC- хорда. В постановки нашей задачи отрезок Do является стрелой изгиба кривой. Из рисунка нетрудно получить следующую зависимость:
Подставляя в уравнение переменные значения радиуса кривой, произведем расчет длины стрел изгиба при хордах 10, 15, 20 и 25 м.
Активное внедрение систем спутникового наблюдения и GPS технологий на транспорте открывает широкие возможности совершенствования технологических процессов ремонта железнодорожного пути, например, при наблюдениях интенсивности расстройств плана и профиля пути. Первый успешный шаг в этом направлении уже сделан учеными и специалистами Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС). Под руководством к.т.н., доцента Щербакова В.В. разработан и прошел производственные испытания первый аппаратно-программный комплекс АПК СГУПС. В основе работы АПК СГУПС лежит известный способ гирополукомпаса и включает в себя следующие основные составляющие: GPS - приемник Путеизмерительная тележка Компьютер и пакет программ накопления, обработки и визуализации данных.
GPS - приемник предназначен для создания опорной планово-высотной сети на железной дороге. Путеизмерительная тележка содержит трехкоординатную гиросистему и предназначена для измерения положения тележки относительно рельсовой колеи (определения координат). Программа накопления данных обеспечивает связь между бортовым компьютером и контроллером (датчиками: пути, ширины колеи, гироскопом), считывает текущую информацию с датчиков, визуализирует процесс измерений, сохраняет полученные данные.
Технические средства размещаются на тележке. Гиросистема, контроллер и блоки питания закрепляются на платформе тележки. Компьютер устанавливается на специальной платформе, закрепленной на гиросистеме. Связь между компьютером и контроллером осуществляется по последовательному интерфейсу (RS-232) и соединение осуществляется посредством стандартного кабеля связи.
Блок питания (БП) обеспечивает электропитанием все устройства, составляющие АПК. БП состоит из трех импульсных источников питания, преобразующих напряжение 12В аккумуляторной батареи в напряжения 5В, 18В и 27В постоянного тока. Источники питания 18В и 27В конструктивно выполнены в виде отдельных модулей и предназначены для питания ПК и ГС соответственно. Источник питания 5В конструктивно совмещен с блоком контроллера, для питания которого и предназначен.
Компьютер (ПК) предназначен для управления работой АПК, накопления и отображения измеряемых параметров пути. ПК также используется при проведении регламентных работ на АПК (поверка, настройка, калибровка). Гиросистема (ГС) предназначена для измерения азимута, поперечного и продольного уклона путеизмерительной тележки, ГС выполнена в виде моноблока, содержащего гироазимут, гировертикаль, 16-разрядный АЦП и схемы управления. ГС получает команды от контроллера и выдает ему текущие значения углов в цифровом виде через интерфейс RS 232.
Контроллер (БК) предназначен для приема и исполнения команд от ПК, считывания информации с датчиков, опроса ГС и передачи информации в ПК. В состав БК входят 2 микроконтроллера AT90S2313, АЦП, схемы согласования уровней сигналов датчиков и интерфейсные схемы для связи с ГС и ПК.
Датчик пути (ДП) предназначен для измерения пройденного пути. ДП состоит из мерного колеса, закрепленного на его оси прозрачного диска с темными метками, двух открытых оптопар и выходных формирователей. При вращении колеса на двух выходах датчика вырабатываются прямоугольные импульсы, сдвинутые относительно друг друга на четверть периода следования, которые передаются в контроллер для определения величины пройденного пути.
Датчик ширины колеи (ДШ) предназначен для измерения ширины колеи. ДШ представляет собой индукционный датчик линейного перемещения, механически связанный с подвижной штангой, на которой закреплены колёса. На датчик подается питание от БК, выходным сигналом датчика является переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна смещению мерных колес относительно нулевой точки отсчета.
Датчик меток (ДМ) предназначен для считывания положения меток начала и конца пути, а также промежуточных меток, если таковые требуются. ДМ представляет собой магниточувствительный датчик, закрепленный на консоли над рельсом. При прохождении датчика над магнитной меткой, закрепленной на рельсе, он посылает в контроллер импульс, сигнализирующий о наличии метки.
Структура программного обеспечения АПК представлена на рисунке 51. гироскопом), считывает текущую информацию с датчиков, визуализирует процесс измерений, сохраняет полученные данные.
Для представления полученных АПК данных в соответствии с "Техническими указаниями по расшифровке записей путеизмерительных вагонов...", разработана программа "Way". Программа позволяет представить полученную информацию в графическом и табличном видах, распечатать результаты на принтере, сохранить результаты для возможной дальнейшей обработки. Исходными файлами для работы программы являются файлы, полученные из программы "Профиль-1".
Программа «XYZs» предназначена для вычисления координат железнодорожного пути. Исходными файлами для работы программы являются файлы, полученные из программы "рофиль-1".Работа в режиме СЪЕМКА
При выборе режима СЪЕМКА система сначала предложит сориентировать гироскоп. На экране компьютера при этом отображаются текущие значения азимута, поперечного и продольного уклона и два пункта меню:1 - продолжить2 - ориентировать гироскоп.
Если значения азимута и уклонов соответствуют истинному положению пути, то надо выбрать пункт "продолжить" или нажать ENTER , а если нет -"ориентировать гироскоп". При выборе пункта 2 в ответ на подсказки ввести истинные значения азимута и уклонов, завершая ввод каждого значения клавишей ENTER . После ввода всех параметров система вновь перейдет в режим отображения текущего положения путеизмерителя. Проверить соответствие измеренных и введенных значений углов и при необходимости повторить ориентирование. Повторное нажатие ENTER или выбор пункта «продолжить» завершит режим ориентирования.После завершения ориентирования в ответ на запрос введите имя файла, в который будут записываться данные, и нажмите ENTER .
В процессе съемки осуществляется постоянное сканирование показаний датчиков с частотой 25 Гц, что соответствует 0,007 метра пути. Показания датчиков заносятся в память ПК и сохраняются в файле.Результирующий файл содержит информацию о геометрическом состоянии рельсовой колеи в следующем формате:
Похожие диссертации на Совершенствование метода расчета выправки кривых железнодорожного пути
